Thiết kế hệ dẫn động băng tải

Đồ án chi tiết máy Thiết kế hệ dẫn động băng tải

Phần I :Chọn động cơ và Phân phối tỉ số truyền .
A : Chọn động cơ
Động cơ xoay chiều không đồng bộ 3 pha
Dựa vào công suất cần thiết N
ct
và số vòng quay sơ bộ của động cơ n
sb
kết
hợp với các yêu cầu về momen mở máy và phương pháp đặt động cơ chọn qui
cách động cơ
Động cơ được chọn phải có công suất N
đc
và số vòng quay đồng bộ thỏa mãn
điều kiện:





≈
≥
sbdb
ctdc
nn
NN
đồng thời có momen mở máy thỏa mãn điều kiện
dnkmm
TTTT
≤

Công suất trên tang P
tang
=
1000
.VF
=
1000
4,0.8000
=3,2
F: Lực kéo trong băng tải
V: Vận tốc dài của băng tải
Do tải trọng sử dụng là taỉ trọng động, va đập vừa nên phải kể đến hệ số tải
trọng động β
Công suất cần thiết là P
ct
=
η
β
.Ptg

η
: Hiệu suất bộ truyền
β: Hệ số tải trọng P
tg
: Công suất trên tang
==
∑
2
)
1

(
P
Pi
tck
ti
β
2
)
1
(
∑
T
Ti
tck
ti
=
83,0696,0
8
3
7,0
8
4
1
2
==+
η=η
đai
η
côn
η

trụ
η
3
ổlăn
η
ôtrượt
η
khớp
η
i
: Hiệu suất trên các thành phần
= 0,95.0,95.0,96.0,99
3
0,99.0,99=0,82
P
ct
=
24,3
82,0
83,0.2,3.
==
η
β
Ptg
Số vòng trên tang là n
tg
=
phv
D
v

/15,23
330.
4,0.1000.60
.
.1000.60
==
ππ
Chọn tỷ số truyền sỏ bộ là u
sb
=48⇒ n
sb
=u
sb
.n
tg
=48.23,15=1111,2 v/ph
Chọn động cơ tốc độ quay n=1500 v/ph
Căn cứ vào tính toán P
ct
=3,24 Kw n
sb
=1111,2 v/ph
Chọn động cơ 4A100L4Y3 Công suất 4Kw
Lê Trung Kiên Lớp CTM3- K45
Đồ án chi tiết máy Thiết kế hệ dẫn động băng tải
Vận tốc quay 1420 v/ph có
4,1
1
0,2
=〉=

T
Tmm
Tdm
Tk
B : Phân phối tỷ số truyền
U
chung
=
34,61
15,23
1420
==
tg
dc
n
n
U
chung
=U
ngoài
.U
hộp
=U
ngoài
.U
côn
U
trụ
U
ngoài

: Tỷ số truyền của bộ truyền ngoài
U
hộp
: Tỷ số truyền của hộp giảm tốc
U
côn
: Tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng côn
U
trụ
: Tỷ số truyền của bộ truyền bánh răng trụ
Chọn U
côn
=3 U
trụ
=5 U
ngoài
=
09,4
5.3
34,61
=
C : Tính tốc độ quay, mômen, công suất trên các trục
n
1
=
2,347
09,4
1420
==
tg

dc
n
n
vòng /phút n
2
=
7,115
3
2,347
1
==
con
u
n
vòng/phút

n
3
=
14,23
5
7,115
2
==
tru
u
n
vòng/phút
Công suất trên các trục
P

3
=P
tang
/(η
ôlăn
η
khớp
) = 3,2/(0,99.0,99) = 3,26 Kw
P
2
=P
3
/(η
trụ
η
ổlăn
) = 3,26/(0,96.0,99) = 3,43 Kw
P
1
=P
2
/(η
nón
η
ôtrượt
) = 3,43/(0,95.0,99) =3,65 Kw
Mômen trên các trục
T
1
=

Nmm
n
P
100396
2,347
65,3.10.55,9
.10.55,9
6
1
1
6
==
T
2
=
Nmm
n
P
8,283155
7,115
43,3.10.55,9
10.55,9
6
2
2
6
==
T
3
=

Nmm
n
P
2,1345419
14,23
26,310.55,9
10.55,9
6
3
3
6
==
Lê Trung Kiên Lớp CTM3- K45
Đồ án chi tiết máy Thiết kế hệ dẫn động băng tải
Phần 2 : Tính các bộ truyền
A: THiết kế bộ truyền ngoài hộp giảm tốc
(Bộ truyền đai)
Dựa vào đặc tính làm việc của hệ thống va đập vừa ta chọn loại đai vải cao su
làm việc thích hợp ở chỗ ẩm ướt có sức bền và tính đàn hồi cao
P
1
=4Kw n
1
=1420vòng/phút u=4,09
Lê Trung Kiên Lớp CTM3- K45
Trục1 Trục2 Trục3
u 3 5
n (v/ph) 347,2 115,7 23,14
P (Kw) 3,65 3,43 3,26
T (Nmm) 100396 283155,8 1345419,2

Đồ án chi tiết máy Thiết kế hệ dẫn động băng tải
Mômen trên trục động cơ T
1
=
Nmm
n
P
4,26901
1420
4.10.55,9
10.55,9
6
1
1
6
==
Đường kính bánh đai nhỏ d
1
=(5,2÷6,4)
3
1
T
d
1
=(5,2 ÷ 6,4)
=
3
4,26901
(155,8 ÷ 191,8)mm
Dựa vào bảng tiêu chuẩn về đường kính bánh đai 5.1

Chọn d
1
=180mm v
1
=πd
1
n
1
/60000
v
1
=π180.1420/60000=13,38m/s<v
max
=25m/s
Đường kính bành đai lớn d
2
=ud
1
(1 - ε)
ε : Hệ số trượt Chọn ε=0.01
d
2
=4,09.180.(1- 0,01) = 728,8378 Lấy d
2
=729mm
Tỷ số truyền thực u
t
=d
2
/(d

1
(1- ε))=729/(180.0,99)=4.0909
Sai lệch tỷ số truyền ∆u=(4,0909 - 4,09)/4,09.100%=0,022%<4% đạt yêu cầu
Xác định khoảng cách trục và chiều dài đai
Koảng cách trục a
s
a
s
= (1,5 ÷ 2)(d
1
+ d
2
)= (1,5 ÷ 2)(180 + 729)= (1363,5 ÷ 1818)
Chọn a
s
=1500 mm
Chiều dài đai l
l = 2.a + 0,5π(d
1
+ d
2
) + (d
2
- d
1
)
2
/(4.a)
=2.1500 + 0,5.π(180 + 729) + (729 – 180)
2

/(4.1500) = 4478,09 mm
Chiều dài đai được cộng thêm từ 100 ÷ 400 mm tuỳ theo cách nối đai
Số vòng chạy của đai i = v/ l = 13,38/4,478 = 2,99 1/s
Kiểm nghiệm về góc ôm trên bánh đai nhỏ
Góc ôm α
1
=180 – 57.(d
2
-d
1
)/a=180-57.(729-180)/1500=159,138°
α
1
>α
min
=150° ⇒ Góc ôm α
1
thoả mãn yêu cầu
Xác định tiết diện đai và chiều rộng bánh đai
Lực vòng cần truyền F
t
=P
1
.1000/v=4.1000/13,38=298,95 N
Theo bảng 4.8 ta chọn δ/d
1
=1/40 ⇒ δ=d
1
/40=180/40=4,5 mm
⇒dùng loại đai có lớp lót , số lớp 3 , chiều rộng đai

b=(20÷112)
ứng suất có ích cho phép [σ
F
]=[σ
F
].C
α
C
v
C
0
[σ
F
]=K
1
-K
2
δ/d
1
Bộ truyền đai nằm ngang, ứng suất căng ban đầu chọn σ
0
=1,8MPa
Điều chỉnh định kì lực căng Bảng 4.9 K
1
=2,5 K
2
=10
[σ
F
]

0
=2,5-10/40=2,25MPa
C
α
Hệ số kể đến ảnh hưởng của góc ôm Tra bảng 4.10 C
α
=0,94
C
v
Hệ số kể đến ảnh hưởng của vận tốc Bảng4.11 C
v
=0,93
C
0
Hệ số kể đến ảnh hưởng của vị trí của bộ truyền Bảng 4.12 C
0
=1
K
đ
Hệ số tải trọng động Bảng 4.7 K
đ
=1,25
[σ
F
]=2,25.0,94.0,93.1=1,96695MPa
b =F
t
.K
đ
/([σ

F
].δ)
Lê Trung Kiên Lớp CTM3- K45
Đồ án chi tiết máy Thiết kế hệ dẫn động băng tải
=298,95.1,25/(1,96695.4,5)=42,2 Chọn theo tiêu chuẩn b=50 mm
Lực căng ban đầu F
0
=b.δ.σ
0
=50.4,5.1,8=405 N
Lực tác dụng lên trục F
r
= 2F
0
sin(α
1
/2)
= 2.405.sin(159/2)
=768,37 N
B : Thiết kế bộ truyền trong bộ giảm tốc
( Bộ truyền bánh răng côn răng thẳng và bộ truyền bánh răng trụ
răng nghiêng)
1 : Chọn vật liệu chế tạo bánh răng
Do không có yêu cầu đặc biệt và theo quan điểm thống nhất trong thiết kế chọn
vật liệu 2 cấp bành răng như sau:
Bánh răng nhỏ thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB241...285
Có σ
b1
=850MPa σ
ch

=580 MPa
Bánh răng lớn thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB192...240
Có σ
2
=750 MPa σ
ch
=450 MPa
Tỷ số truyền của cặp bánh răng trụ u=5
Xác định ứng suất cho phép
Bảng 6.2 Thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB180...350
σ
0
Hlim
= 2.HB +70 S
H
=1,1
σ
0
Flim
=1,8.HB S
F
=1,75
Chọn độ rắn bánh răng nhỏ HB
1
=270
Chọn độ rắn bánh răng lớn HB
2
=230 Khi đó ta có :
σ
0

Hlim1
=2.HB
1
+70 =2.270+70=610MPa
σ
0
Flim1
=1,8HB
1
=1,8.270=486MPa
σ
0
Hlim2
=2.HB
2
+70=2.230+70=530MPa
σ
0
Flim2
=1,8HB
2
=1,8.230=414MPa
N
H0
=30HB
2,4
N
H01
=30HB
1

2,4
=30.270
2,4
=2,05.10
7
N
H02
=30HB
2
2,4
=30.230
2,4
=1,39.10
7
N
HE
=60.c.∑(T
i
/T
max
)
3
n
i
t
i
N
HE2
=60c(n
1

/u
1
).∑t
i
∑(T
i
/T
max
)
3
(t
i
/∑t
i
) Thay số ta có :
N
HE2
=60.1.(115,7/5).21000.(1
3
.4/8+0,7
3
.3/8)=1,83.10
7
N
HE2
>N
H02
⇒K
HL2
=1 ⇒N

HE1
>N
H01
⇒ K
HL1
=1
Như vậy sơ bộ xác định được [σ
H
]= σ
0
Hlim
.K
HL
/S
H
[σ
H1
]=σ
0
Hlim1
K
HL1
/s
H1
=610.1/1,1=554,5 MPa
[σ
H2
]=σ
0
Hlim2

K
HL2
/S
H2
=530.1/1,75=481,8 MPa
Do sử dụng bánh răng nghiêng nên [σ
H
]=([σ
H1
]+[σ
H2
])/2
[σ
H
]=(554,5+481,8)/2=510,15 MPa
Lê Trung Kiên Lớp CTM3- K45
Đồ án chi tiết máy Thiết kế hệ dẫn động băng tải
Theo 6.7 N
FE
=60c∑(T
i
/T
max
)
6
.n
i
.T
i
N

FE2
=60.1.115,7.21000.(1
6
.4/8+0,7
6
.3/8)=1,586.10
7
Vì N
FE2
=1,586.10
7
>4.10
6
=N
FE0
⇒K
FL2
=1⇒K
FL1
=1
[σ
F1
]=486.1/1,75=277,7 MPa
[σ
F2
]=414.1/1,75=236,5 MPa
ứng suất quá tảit cho phép
[σ
F1
]

max
=0,8σ
ch
=0,8.580=464 MPa
[σ
F2
]
max
=0,8σ
ch2
=0,8.450=360 MPa
2 : Tính bộ truyền bánh răng côn răng thẳng
Với n1=347,2 v/ph , p=3,65 KN , T=100396Nmm
Tỷ số tuyến u=3
Chọn vật liệu chế tạo bánh răng và tính toàn ứng suất giới hạn tương tự như đối
với bánh răng trụ
Các ứng suất tới hạn chính bằng các ứng suất tới hạn của bánh răng trụ
tính bộ truyền bánh răng côn răng thẳng
a> xác định chiều dài côn ngoài

R
e
=K
R
.
[ ]
3
2
1
2

..).1(
.1
Hbebe
H
uKK
KT
u
σ
β
−
+
R
e
=50.
3
2
2
8,481.3.25,1).25,11(
25,1.100396
.13
−
+
=156
Với bộ truyền răng thẳng bằng thép Kr=0,5 Kd=0,5.100=50MP
d
1/3

Chọn Kbe=0,25(bảng 6.21)
2K
be

.u/(2- K
be
) = 2.3.0,25/(2-0,25) = 0,875 tra bảng ta có K
H
β
= 1,25 K
F
β
=1,35
R
e
=50.
3
2
2
8,481.3.25,1).25,11(
25,1.100396
.13
−
+
=156
với R
e
=156 kiểm nghiệm thấy hộp giảm tốc không đạt điều kiện bôi trơn
d21/d22=1,1÷1,3
do đó chọn Rc=180
b> xác định các thông số ăn khớp
số răng bánh nhỏ
d
e1

=
1
.2
2
+
u
R
e
=
13
180.2
2
+
=113,84
Tra bảng 6.22 ta có Z
1P
=20
với H
b
<350,z
c
=1,6.z
1P
=1,6.20=32
Lê Trung Kiên Lớp CTM3- K45
Đồ án chi tiết máy Thiết kế hệ dẫn động băng tải
đường kính trung bình và mô đun trung bình
d
m1
=(1-0,5K

be
)d
e1
=99,61
m
tm
=d
m1
/Z
1
= 99,61/32= 3,11
mô dun vòng ngoài: m
te
= m
tm
/(1-0,5K
be
) = 3,11/0,875= 3,55
lấy theo tiêu chuẩn m
te
=3
m
tm
= m
te
. (1-0,5K
be
) = 3.0,875 = 2,625
Z
1

=d
m1
/m
tm
=99,61/2,625 = 37,95 Lấy Z
1
= 38
bánh răng lớn:Z
2
=u.Z
1
=3.38=114
u=Z
1
/Z
2
= 114/38 = 3
Góc côn chia .δ
1
=arctg(Z
1
/Z
2
)=arctg(1/3)=18,43
0
=18
0
26
’
δ

2
=90
0
-δ
1
=90
0
-18
0
26
’
=71
0
34
’
với z
1
=38 tra bảng 6.20 chọn hệ số định dao
x
1
=0,25 , x
2
=-0,25
đường kính trung bình bánh nhỏ d
w1
=z
1
.m
tm
=38.2,625=99,75

chiều dài côn ngoài Rc=0,5m
te
.
2
2
2
1
ZZ
+
= 0,5.3.
22
11438
+
=180,25
c> kiểm nghiệm về độ bền tiếp xúc
σ
H
= Z
M
.Z
H
.Z
ε
.
mm
H
udb
uKT
2
2

1
..85,0
1..2
+
Bảng 6.45 Z
m
=274MPa
1/3
Bảng 26.12 : x
t
=x
1
+x
2
=0z
tt
=1,76
ε
α
=1,88-3,2(1/Z
1
+1/Z
2
) = 1,88- 3,2.(1/38+1/114) = 1,72
Z
ε
=
3
4
α

ε
−
=
3
72,14
−
= 0,74
Ktt=K
Hα
+K
Hβ
+K
Hγ
K
Hα
=1 với bánh răng côn thẳng
V= π.d.n./60000 = π.99,61.347,2/60000 = 1,81 m/s
Theo bảng 6.13 bộ bánh răng dùng cấp chính xác8
υ
H
=δ
H
.g
0
v.
u
ud
m
)1(
1

+
= 0,006.56.1,81.
3
)13(61,99
+
= 6,97
b = K
be
.R
e
= 0,25.180,25 =45,06
K
Hv
= 1+
βα
ν
HH
mH
KKT
db
...2
..
1
1
= 1+
1.35,1.100396.2
61,99.06,45.97,6
=1,12
K
H

= K
H
α
K
H
β
K
Hv
=1.1,35.1,12= 1,512
Lê Trung Kiên Lớp CTM3- K45
Đồ án chi tiết máy Thiết kế hệ dẫn động băng tải
σ
H
= Z
M
.Z
H
.Z
ε
.
mm
H
udb
uKT
2
2
1
..85,0
1..2
+

= =274.1,76.0,74.
361,99.06,45.85,0
13512,1.100396.2
2
2
+
=327,47 MPa
σ
H
< [σ
H
] =510,15 MPa
d>kiểm tra điều kiện bền uốn
σ
F1
=2T
1
R
F
Y
ε
Y
β
Y
F1
/(0,85b.m
tm
d
m1
)

Với K
be
=b/R
e
= 45,06/180,25 = 0,25
υ
F
=δ
F
g
0
v.
u
ud
m
)1(
1
+
= 0,016.56.1,81.
3
)13(61,99
+
= 18,69
K
Fv
=1+
βα
ν
FF
mF

KKT
db
...2
..
1
1
= 1+
1.35,1.100396.2
61,99.06,45.69,18
=1,31

K
F
=R
Fα
K
Fβ
K
Fγ
=1.1,35.1,31=1,77
răng thẳng Y
β
=1 ε
α
=1,75Y
ε
=1/1,75=0,52
z
v1
=z

1
/cosδ
1
=38/cos18,43=40,05Y
F1
=3,53
z
v2
=z2/cosδ
2
=114/cos71,57=360,59Y
F2
=3,63
σ
F1
=2T
1
R
F
Y
ε
Y
β
Y
F1
/(0,85b.m
tm
d
m1
)

= 2.100396.1,77.0,57.1.3,53/(0,85.45,06.2,625.99,61) = 71,4 MPa
σ
F1
< [σ
F
] =277,4 MPa
σ
F2
= σ
F1
.Y
F1
/Y
F2
= 71,4.3,63/3,53 = 73,42b MPa
σ
F2
< [σ
F
] =277,4 MPa
e>kiểm nghiệm về quá tải
K
qt
=T
max
/T=1,4
σ
H1max
=σ
H

qt
K
=327,47.
4,1
=387,57 MPa
σ
H1max
< [ σ
Hmax
] =1260 MPa
σ
F1max
=σ
F1
.
qt
K
=71,4 .
4,1
=84,48 MPa
σ
F1max
<[σ
F1max
]=464 MPa
σ
F2max
=σ
F2

.
qt
K
=73,42.
4,1
=86,87 MPa <[σ
F2max
]=464 MPa
3 : Tính toán bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng
Lê Trung Kiên Lớp CTM3- K45
Đồ án chi tiết máy Thiết kế hệ dẫn động băng tải
a) Tính khoảng cách trục sơ bộ
a
w1
=K
a
(u+1)
[ ]
3
2
1
.
baH
H
u
KT
Ψ
σ
β
Bảng 6.6 chọn Ψ

ba
=0,3 Bảng 6.5 chọn K
a
=43
Ψ
bd
=Ψ
ba
.(u+1).0,5=0,3.(5+1).0,5=0,9 Theo bảng 6.7 chọn K
H
β
=1,13
a
w1
=43.(5+1).
4,241
3,0.5.15,510
13,1.8,283155
3
2
=
Lấy a
w1
=242
b) Xác định cácthông số ăn khớp
m=(0,01÷0,02)a
w1
=(0,01÷0,02).242)=(2,42÷4,84)
Theo bảng môđun chuẩn 6.8 Chọn môđun m=4 (môđun pháp )
Chọn sơ bộ β=10°⇒ cosβ=0,9848

Số răng bánh nhỏ là Z
1
Z
1
=
86,19
)15.(4
9848,0.242.2
)1(
cos.2
1
=
+
=
+
um
a
w
β
Lấy Z
1
=20
Z
2
=u.Z
1
=5.20=100
Tỷ số truyền thực u
t
=Z

2
/Z
1
=100/20=5
cosβ=
9917,0
242.2
)10020(4
2
).(
1
21
=
+
=
+
w
a
ZZm
⇒ β=7°23°
c) Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc
ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc
σ
H
=Z
M
.Z
H
.Z
ε

.
2
1
1
..
)1.(.2
w
H
dub
uKT
+
Theo bảng 6.5 ta có Z
M
=274MPa
1/3
Z
H
=
tw
b
α
β
2sin
cos2
α
t
=α
tw
=arctg(tgα/cosβ)=arctg(tg20°/0,9917)=20,15°
tgβ

b
=cosα
t
tgβ=cos20,15.tg7°23’=0,12 ⇒ β
b
=6,49°
Z
H
=
752,1
)15,20.2sin(
49,6cos.2
=
o
o
ε
α
={1,88-3,2(1/Z
1
+1/Z
2
)}.cosβ
={1,88-3,2(1/20+ 1/100)}.0,9917=1,674 ε
α
=1,674
Z
ε
=
773,0674,1/1/1
==

α
ε
Lê Trung Kiên Lớp CTM3- K45
Đồ án chi tiết máy Thiết kế hệ dẫn động băng tải
Đường kính vòng lăn bánh nhỏ
d
w1
=2.a
w1
/(u+1)=2.242(5+1)=80,67
v=πd
w1
n
1
/60000=π.80,67.115,7=0,489 m/s
Dùng độ chính xác cấp 9 ⇒ K
H
α
=1,13
υ
H
= δ
H
.g
0
.v.
u
a
w1
δ

H
=0,002 g
0
=82
υ
H
=0,002.82.0,489.
5
242
=0,56
K
Hv
=1+υ
H
.b
w
.d
w
/(2.T
1
.K
H
β
.K
H
α
)
=1+0,56.0,3.242.80,67/(2.283155,8.1,13.1,13)=1,005
K
H

=K
H
α
K
H
β
K
Hv
=1,13.1,13.1,005=1,28
σ
H
=274.1,752.0,773
2
67,80.5.242.3,0
6.28,1.8,283155.2
=503,5 MPa
σ
H
<[σ
H
]=510,15MPa
Kiểm nghiệm độ bền uốn
σ
F
=2.T
1
K
F
Y
ε

Y
β
Y
F1
/(b
w
d
w
m)
Bảng 6.7 ta có K
F
β
=1,30 K
F
α
=1,37
υ
F
=δ
F
.g
0
v.
u
a
w1
δ
F
=0,06
υ

F
=0,06.82.0,489.
5
242
=1,67
K
Fv
=1+υ
F
.b
w
.d
w1
/(2.T
1
K
F
α
K
F
β
)
=1+1,67.0,3.242.80,67/(2.283155,8.1,30.1,37)=1,0097
K
F
= K
F
α
K
F

β
K
Fv
=1,30.1,37.1,0097=1,8
ε
α
=1,72 Y
ε
=1/ε
α
=1/1,674=0,597
β=7°23’ Y
β
=1-7,38/140=0,947
Lê Trung Kiên Lớp CTM3- K45
Đồ án chi tiết máy Thiết kế hệ dẫn động băng tải
Số răng tương đương
Z
v1
=Z
1
/cos
3
β=20/0,9917
3
=20,17 ⇒Y
F1
=4,06
Z
v2

=Z
2
/cos
3
β=100/0,9917
3
=100,84 ⇒Y
F2
=3,60
Với m=4 Y
S
=1,08-0,0695.ln4=0,98 Y
R
=1 (Bánh răng phay)
[σ
F1
] = [σ
F1
].Y
R
.Y
S
Y
XF
=277,7.1.0,98.1=272,15 MPa
[σ
F2
] = [σ
F2
].Y

R
Y
S
Y
XF
=236,5.1.0,98.1=231.77 MPa
σ
F1
=2.T
1
K
F
Y
ε
Y
β
Y
F1
/(b
w
d
w
m)
=2.238155,8.1,8.0,597.0,947.4,06/(0,.242.80,67.4)
=84,005 MPa < [σ
F1
] =272,15 MPa
σ
F2
=σ

F1
Y
F2
/Y
F1
=84,005.3,6/4,06=74,49 MPa
σ
F2
< [σ
F2
] = 231,77 MPa
Kiểm nghiệm về quá tải
K
qt
=T
max
/T=1,4
σ
H1max
=σ
H

qt
K
= 503,5.
4,1
=595,75 MPa
σ
H1max
< [ σ

Hmax
] =1260 MPa
σ
F1max
=σ
F1
.
qt
K
=84,005.
4,1
=99,39 MPa
σ
F1max
<[σ
F1max
]=464 MPa
σ
F2max
=σ
F2
.
qt
K
=74,49.
4,1
=88,13 MPa <[σ
F2max
]=360 MPa
3 : Kiểm nghiệm điều kiện bôi trơn

Kiểm tra tỷ số d
22
/d
21
= 1,1....1,3
ta có d
22
/d
21
= 408,82/344,76 = 1,186 Vậy bộ truyền thoả mãn điều kiện bôi
trơn
Phần 3 : Thiết kế các trục trong bộ truyền
Lê Trung Kiên Lớp CTM3- K45
Đồ án chi tiết máy Thiết kế hệ dẫn động băng tải
1 Thiết kế trục 1
A>chọn vật liệu trục trong hộp giảm tốc tải trọng va đập vừa ta chọn vật
liệu là thép 45 thường hoá hoặc tôi cải thiện
B>tính thiết kế trục
tính tải trọng tác dụng lên trục lựa tác dụng lên trục 1 gồm có tải trọng của
bánh răng côn nhỏ và bánh đai lớn
F
t1
=2T
1
/d
m1
=2.100396/99,75=2012,95
F
r1
=F

t1
tgα.cosδ
1
=2012,95.tg20°cos71°34°=231,67N
F
a1
= F
t1
tgα.sinδ
1
=2012,95.tg20°sin71°34°=694,06N
lực tác dụng côn lên trục từ bộ truyền đai
F
r
=2F
o
sin(α
1
/2)=2.405.sin(159/2)=768,37N
2>tính sơ bộ trục
đường kính trục chỉ được xác định bằng mô men xoắn theo công thức:
d ≥
[ ]
3
.2,0
τ
T
Chọn [τ ] = 25 MPa
d ≥
3

25.2,0
100396
= 27,18
chọn đường kính trụ tính sơ bộ d=30mm
xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực chiều dài trục cũng
như khoảng cách giữa các gối đỡ và chi tiết quay phụ thuộc vào sơ đồ động
chiều dài mayơ của các chi tiết quay , chiều rộng ổ khe hở cần thiết và các
yếu tố khác
chiều dài mayơ bánh đai
l=(1,2…1,5)d chọn l=1,3d
l=1,3.30=39
chiều dài bánh răng côn l=(1,21,4)d
chọn l=1,4d=1,4.30=42mm
l
11
=(2,53)d
1
chọn l
1
=2,7d
l
11
=2,7.30=81mm
l
12
=-l
c12
l
c12
=0,5 (l

m12
+b
o
)k
3
+h
n
l
m12
:chiều dài moyơ bánh đai =39mm
b
o
:chiều rộng ổ lăn d=30b
o
=19
k
3
:khoảng cách từ mặt cạnh của chi tiết quay tới lắp ổ k
3
= 10÷20 chọn
k
3
=15
h
n
: chiều cao lắp ổ và đầu bu lông h
n
=15÷20 chọn h
n
=16

l
c12
=-(0,5(39+19)+15+16)=-60
l
12
=-(-60)=60mm
Lê Trung Kiên Lớp CTM3- K45
Đồ án chi tiết máy Thiết kế hệ dẫn động băng tải
l
13
=l
11
+k
1
+k
2
+l
m13
+0,5(b
o
-b
13
cosδ
1
)
k
1
:khoảng cách từ mặt cạnh CT quay đến thành trong của hộp hoặc khoảng
cách giữa các chi tiết quay k
1

=8÷15 chọn k
1
=10
k
2
:khoảng cách từ mặt cạnh ổ đến thành trong của hộp k
2
=5÷15 chọn k
2
=10
l
m13
:chiều dài moyơ bánh răng côn=42
b
13
:chiều rộng vành răng côn b
13
=k
be
.R
be
l
13
=81+10+10+42+0,5(19-45,06.cos18,43
o
)=131,13
phương trình cân bằng lực trên mặt phẳng xoz
F
Ax
+F

Bx
= F
r
+F
t1
= 768,37+2012,95=2781,32
phương trình cân bằng momen
F
r
.l
12
+F
Bx
.l
11
- F
t1
.
13
=0
F
Bx
= (F
t1
.l
13
- F
r
.l
12

)/l
11
=(2012,95.131,13-768,67.60)= 2689,58 N
Phương trình mô men uốn
M
x
=F
r
.z – F
Ax
(z-l
11
)- F
Bx
(z-l
11
-l
12
)
z=0 M
x
=0
z=l
11
M
x
=62283,97 Nmm
z=l
11
+l

12
M
x
=102835,77
Biểu đồ mômen được vẽ trên bản A
4
phương trình cân bằng trên mặt phẳng yoz
F
Ay
+F
By
=F
r1
=231,67 N
Phương trình cân bằng mômen
F
By
.l
11
-F
r1
.l
13
=0 ⇒ F
By
=F
r1
.l
13
/l

11
= 231,67.131,13/91=375,05N
F
Ay
=231,67-375,05 = -143,38 N
F
Ay
:có chiều ngược chiều hình vẽ
phương trình mô men
M
y
=-F
Ay
(z-l
12
)-F
By
(z-l
11
-l
12
)
= 143,38.(z-60) – 375,05(z-141)
z=0 M
y
= 0
z=l
12
M
y

= 0
z=l
11
+l
12
M
y
=143,38.81=11614,78 Nmm
Biểu đồ mômen được vẽ trên bản A
4
Biểu đồ mômen xoắn cũng được vẽ trên bản A
4
Tính tổng mômen uốn M
j
và mômen tương đươngM
tđj
M
o
=
22
yoxo
MM
+
= 0
M
tđo
=
22
.75,0 TM
+

=
2
100396.75,0
=86945,5 Nmm
M
A
=
22
yAxA
MM
+
=
2
62238
=62238 Nmm
M
tđA
=
22
.75,0 TM
+
=
22
100396.75,062238
+
= 106925,6 Nmm
M
B
=
22

yBxB
MM
+
=
22
11614102836
+
=103489,7Nmm
Lê Trung Kiên Lớp CTM3- K45
Đồ án chi tiết máy Thiết kế hệ dẫn động băng tải
M
tđB
=
22
.75,0 TM
+
=
22
100396.75,07,103489
+
=135165,2Nmm
M
tđ1
= M
tđo
=86945,5 Nmm
Đường kính trục tại các tiết diện tính theo công thức sau
d =
[ ]
3

.1,0
σ
td
M
[σ] ứng suất cho phép của thép chế tạo trục
tra bảng 10.5 ta chọn [σ]=63MPa
Tại B có mômen tương đương lớn nhất
d
B
=
[ ]
3
.1,0
σ
td
M
=
3
63.1,0
2,135165
=27,2mm<d
sơbộ
Do vậy chọn các đường kính tại các tiết diện như sau
Đường kính trục lắp bánh đai d
bđ
=d
sb
-(2÷5) =(25÷28) mm
Lấy theo tiêu chuẩn d
bđ

=26 mm
Đường kính trục lắp bánh răng côn d
brc
= d
sb
-(2÷5) =(25÷28) mm
Lấy theo tiêu chuẩn d
brc
=26 mm
Đường kính trục giữa hai ổ d = d
sb
+(5÷10) = (35÷40) mm
chọn d=35 mm
kiểm nghiệm trục với hệ số an toàn
S=
22
.
jj
jj
SS
SS
τσ
τσ
+
≥ [S]
[S] Hệ số an toàn cho phép Thông thường [S] =1,5...2,5
S
σ
j
S

τ
j
Hệ số an toàn chỉ xét riêng cho từng loại ứng suất
S
σ
j
=
mjaj
K
σψσ
εβ
σ
σ
σ
σ
.
.
1
+
−
S
τ
j

mjaj
K
τψτ
εβ
τ
τ

τ
τ
.
.
1
+
−
σ
-1
τ
-1
Giới hạn mỏi uốn và mỏi xoắn ứng với chu kỳ đối xứng
σ
-1
= 0,436.σ
b
= 0,436.600 = 216,6 MPa
τ
-1
= 0,58. σ
-1
= 0,58.216,6= 151,7 MPa
σ
a
τ
a
Biên độ ứng suất uốn và ứng suất xoắn trong tiết diện trục
σ
m
τ

m
ứng suất uốn , ứng suất xoắn trung bình
Đối với trục quay ứng suất uốn thay đổi theochu kỳ đối xứng do đó
σ
mj
= 0 σ
aj
= σ
amaxj
= M
j
/w
j

Khi trục 1 quay ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động do đó
τ
mj
= τ
aj
=τ
max
/2 =τ
j
/2w
oj
ψ
σ
ψ
τ
Hệ số ảnh hưởng của ứng suất trung bình đến độ bền mỏi. Với thép

Cacbon ta tra bảng có ψ
σ

= 0,1 ψ
τ
=0,05
trên trục có hai tiết diện nguy hiểm đó là tiết diện lắp ổt lăn .Trụ bị yếu tại hai
tiết diện này do có góc lượn và lắp ghép có độ dôi
Lê Trung Kiên Lớp CTM3- K45
Đồ án chi tiết máy Thiết kế hệ dẫn động băng tải
kiểm nghiệm trên tiết diện A là tiết diện lắp ổ lăn . Trục bị yếu do có góc lượn
và lắp có độ dôi
w =πd
3
/32 =π.30
3
/32 =2560,7 mm
3
w
0
= πd
3
/16= 5301,4 mm
3
σ
aA
= σ
amaxA
= M
A

/w =62238/2650,7=23,48 MPa
τ
mA
= τ
aA
=τ
max
/2 =τ
A
/2w
oA
= 100396/(2.5301,4) = 9,47 MPa
xét ảnh hưởng của lắp ghép có độ dôi
chọn kiểu lắp ghép H7/k6 tra theo bảng 10.11
K
σ
/ε
σ
= 2,06 K
τ
/ε
τ
=1,64
Do để tránh sự tập trung ứng suất nên trên trục thường làm các góc lượn tại chỗ
có chuyển tiếp kích thước nên ta phải kể đến ảnh hưởng của góc lượn
Bảng 10.10 ε
σ
= 0,88 ε
τ
= 0,81

Bảng 10.13 Lấy bán kính góc lượn r= 2,5 r/d = 0,1
K
σ
=1,60 K
τ
=1,25
K
σ
/ε
σ
= 1,81 K
τ
/ε
τ
= 1,54
Thấy rằng lắp ghép có độ dôi có ảnh hưởng lớn hơn so với ảnh hưởng của góc
lượn
S
σ
=
mjaj
K
σψσ
εβ
σ
σ
σ
σ
.
.

1
+
−
S
τ

=
mjaj
K
τψτ
εβ
τ
τ
τ
τ
.
.
1
+
−
=
48,4
0.1,048,23.06,2
6,216
=
+
=
48,9
47,9.05,047.9.64,1
7,151

=
+
S=
22
.
τσ
τσ
SS
SS
+
=
22
48,948,4
48,9.48,4
+
= 4,4 > [S]
Tiết diện tại gối đỡ B. Trục bị yếu do có góc lượn và lắp có độ dôi
w =πd
3
/32 =π.30
3
/32 =2560,7 mm
3
w
0
= πd
3
/16= 5301,4 mm
3
σ

aB
= σ
amaxB
= M
B
/w =103489,7/2650,7=39,04 MPa
τ
mB
= τ
aB
=τ
max
/2 =τ
B
/2w
oB
= 100396/(2.5301,4) = 9,47 MPa
xét ảnh hưởng của lắp ghép có độ dôi
chọn kiểu lắp ghép H7/k6 tra theo bảng 10.11
K
σ
/ε
σ
= 2,06 K
τ
/ε
τ
=1,64
Lê Trung Kiên Lớp CTM3- K45
Đồ án chi tiết máy Thiết kế hệ dẫn động băng tải

Do để tránh sự tập trung ứng suất nên trên trục thường làm các góc lượn tại chỗ
có chuyển tiếp kích thước nên ta phải kể đến ảnh hưởng của góc lượn
Bảng 10.10 ε
σ
= 0,88 ε
τ
= 0,81
Bảng 10.13 Lấy bán kính góc lượn r= 2,5 r/d = 0,1
K
σ
=1,60 K
τ
=1,25
K
σ
/ε
σ
= 1,81 K
τ
/ε
τ
= 1,54
Thấy rằng lắp ghép có độ dôi có ảnh hưởng lớn hơn so với ảnh hưởng của góc
lượn
S
σ
=
mjaj
K
σψσ

εβ
σ
σ
σ
σ
.
.
1
+
−
S
τ

=
mjaj
K
τψτ
εβ
τ
τ
τ
τ
.
.
1
+
−
=
69,2
0.1,004,39.06,2

6,216
=
+
=
48,9
47,9.05,047.9.64,1
7,151
=
+
S=
22
.
τσ
τσ
SS
SS
+
=
22
48,969,2
48,9.69,2
+
= 2,8 > [S]
Vậy đường kính của trục 1 xác định như trên đảm bảo điều kiện an toàn
2: Thiết kế trục 2
A:chọn vật liệu
Vật liệu làm trục trong hộp giảm tốc được chọn là thép45 thường hoá hoặc tôi
cải thiện
B: tính thiết kế trục
I tính tải trọng tác dụng lên trục

F
a2
=F
r1
=231,7 N
F
r2
=F
a1
=695,1 N
F
t2
=F
t1
=2013 N
F
t3
= 2.T
2
/d
w3
= 2.283155,8/80,67= 7020,1 N
F
a3
= F
t3
.tgβ = 7020,1.tg7°23’ =909,7 N
F
r3
= F

t3
tgα
tw
/cosβ = 7020,1.tg20,15/cos7’23’=2597,5 N
Lê Trung Kiên Lớp CTM3- K45
Đồ án chi tiết máy Thiết kế hệ dẫn động băng tải
2. Tính sơ bộ trục
đường kính trục sơ bộ được xác định bằng mômen xoắn theo công thức:
d ≥
[ ]
3
.2,0
τ
T
Chọn [τ ] = 25 MPa
d ≥
3
25.2,0
8,283155
= 38,4
chọn đường kính trục sơ bộ là 40mm
xác định khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm đặt lực , chiều dài trục cũng như
khoảng cách giữa các gối đỡ và điểm dặt lực phụ thuộc vào sơ đồ động chièu
dài mayơ của các chi tiết quay ,chiều rộng ổ ,khe hở cần thiết và các yếu tố
khác
chiều dài moyơ bánh răng côn l=(1,21,4)d
chọn l=1,4d l=1,4.40=56mm
chiều dài moyơ bánh răng trụ l=(1,21,5)d
lấy l=1,4d l=1,4.40=56mm. Nhưng bánh răng có chiều rộng là b = 72,6 nên ta
lấy chiều dài mayơ là l=72,6 mm

l
22
=0,5(l
m22
+b
o
)+k
1
+k
2
l
m22
:chiều dai moyơ bánh răng trụ =72,6
b
o
chiều rông ổ d
sơbộ
=40b
o
=23mm
k
1
:khoảng cách từ mặt cạnh CT quay tới thành trong của hộp hoặc khoảng
cách giữa các chi tiết quay bằng k
1
=10
k
2
: khoảng cách từ mặt cạnh ổ đến thành trong của hộp
lấy k

2
=10
l
22
=0,5(72,6+23)+10+10=67,8mm
l
23
=l
22
+0,5(l
m22
+b
13
cosδ
2
)+k
1
*
b
13
chiều rộng vành răng côn b
13
=k
be
R
be
=45,06
δ
2
:góc chia côn trên bánh răng côn b

13
= K
be
.R
e
=45,06 mm
l
23
=67,8+0,5(72,6+45,06.cos71
0
34
’
)+10=121,mm
l
21
=l
m22
+l
m23
+b
o
+3k
1
+2k
2
l
m23
:chiều dài mayơ bánh răng côn=56mm
l
21

=72,6+56+23+3.10+2.10= 201,6mm
phương trình cân bằng lực theo phương trục x
ΣF
x
=-(F
xo
+F
x1
)+F
12
+F
t3
=0F
xo
+F
x1
=F
t2
+F
t3
F
xo
+F
x1
=2013 +7020,1=9033,1N
Phương trình cân bằng mômen
F
xo
.l
21

=F
t3
.l
22
+F
t2
.l
23
F
xo
=(F
t3
.l
22
+ F
t2
.l
23
)/l
21
= (2013.121+ 7020,1.67,8)/201,6=3569,1 N
F
x1
=9033,1-3569,1=5464N
phương trình cân bằng lực theo phương trục y
F
yo
+F
y1
=F

r3
-F
r2
=2597,5-695,1=1902,4 N
Lê Trung Kiên Lớp CTM3- K45
Đồ án chi tiết máy Thiết kế hệ dẫn động băng tải
Tại các bánh răng có lực dọc trục gây ra mômen uốn tập trung trong mp yoz
Bánh răng 2 M
2
= F
a2
.d
2
/2=0,5.F
a2
.m
tm
.Z
2
= 0,5.231,7.2,625.114= 34668,1Nmm
Bánh răng 3 M
3
= F
a3
.d
3
/2= 0,5.909,7.80,67=36392,7 Nmm
Phương trình cân bằng mômen
F
r3

.l
22
-M
2
-M
3
-F
r2
.l
23
-F
y0
.l
21
=0
F
yo
=(F
r3
l
22
- M
2
-M
3
-F
r2
.l
23
-F

y0
.l
21
)/l
21
=
= (2597,5.67,8-34668,1-43750,8-695,1.121)/201,6=67,38 N
F
y1
=1902,4-67,38=1835 N
phương trình mômen uốn trong mặt phẳng xoz
M
x
=F
xo
.z-F
t2
(z-l
21
+l
23
)-F
t3
(z-l
21
+l
22
)
=3569,1.z-2013(z-80,6)-7020,1(z-133,8)
Tại 0  z=0  M

x
=0
Tại A z=l
21
-l
23
=80,6 M
x
=3569,1.80,6=287669,5Nmm
Tại B z=l
21
-l
22
=133,8 M
x
=3569,1.133,8-2013(133,8-80,6)=370454Nmm
Tại 1z=185=l
21
M
x
=0
Phương trình mômen uốn trong mặt phẳng yoz
M
y
=-F
oy
.z- M
2
-F
r2

(z-l
21
+l
23
)-M
3
+F
r3
(z-l
21
+l
22
)=
=-67,4.z- 34668,1-695,1(z-80,6)- 46750,8+2597,5(z-133,8)
Tại 0 z=0M
y
=0
Tại A
-
z=80,6
-
M
y
=-5432,4Nmm
Tại A
+
có bước nhảy tải trọng M
2
nên ta có M
y

= -5432,4-34668,1=-40100,5N
Tại B
-
z=133,8
-
M
y
=-80665,5Nmm
Tại B
+
có bước nhảy tải trọng M
3
nên ta có M
y
=-80665,5-43750,8=-124416,3N
Tại 1 z=185M
y
=0
Các biểu đồ mômen uốn trong mặt phẳng xoz và yoz và biểu đồ mômen xoắn
đều được biểu diễn trong bản vẽ A4
Tính tổng mômen uốn M
j
và mômen tương đươngM
tđj
M
o
=
22
yoxo
MM

+
= 0
M
tđo
=
22
.75,0 TM
+
=
2
8,283155.75,0
=245220,1 Nmm
M
A
=
22
yAxA
MM
+
=
22
5,401005,287669
+
=290451 Nmm
M
tđA
=
22
.75,0 TM
+

=
22
8,283155.75,0290451
+
= 380124,6 Nmm
M
B
=
22
yBxB
MM
+
=
22
3,124416370454
+
=390788,4Nmm
M
tđB
=
22
.75,0 TM
+
=
22
8,283155.75,04,390788
+
=461355Nmm
M
tđ1

= M
tđo
=245220,1Nmm
Đường kính trục tại các tiết diện tính theo công thức sau
Lê Trung Kiên Lớp CTM3- K45
Đồ án chi tiết máy Thiết kế hệ dẫn động băng tải
d =
[ ]
3
.1,0
σ
td
M
[σ] ứng suất cho phép của thép chế tạo trục
tra bảng 10.5 ta chọn [σ]=63MPa
Tại B có mômen tương đương lớn nhất
d
B
=
[ ]
3
.1,0
σ
td
M
=
3
63.1,0
461355
=41,8mm

Xác định các đường kính trục sơ bộ. Chọn d
ổ
=d
s/bộ
=40mm
đường kính trục lắp bánh răng trụ d
brt
=d
ổ
+(25mm)
d
brt
=40+(2÷5)=(42÷45)mm
chọn theo tiêu chuẩn lấy d
brt
=44m
đường kính trục lắp bánh răng côn d
brt
=d
ổ
+(2÷5)mm
d
brt
=40+(25÷)=(42÷45)mm
chọn theo tiêu chuẩn lấy theo d
brc
=44mm
đường kính trục giữa hai bánh răng d=d
brc
+(5÷10)mm

d=44+(5÷10)mm=49÷54 mm
lấy d=50mm
kiểm nghiệm trục với hệ số an toàn
S=
22
.
jj
jj
SS
SS
τσ
τσ
+
≥ [S]
[S] Hệ số an toàn cho phép Thông thường [S] =1,5...2,5
S
σ
j
S
τ
j
Hệ số an toàn chỉ xét riêng cho từng loại ứng suất
S
σ
j
=
mjaj
K
σψσ
εβ

σ
σ
σ
σ
.
.
1
+
−
S
τ
j

mjaj
K
τψτ
εβ
τ
τ
τ
τ
.
.
1
+
−
σ
-1
τ
-1

Giới hạn mỏi uốn và mỏi xoắn ứng với chu kỳ đối xứng
σ
-1
= 0,436.σ
b
= 0,436.600 = 216,6 MPa
τ
-1
= 0,58. σ
-1
= 0,58.216,6= 151,7 MPa
σ
a
τ
a
Biên độ ứng suất uốn và ứng suất xoắn trong tiết diện trục
σ
m
τ
m
ứng suất uốn , ứng suất xoắn trung bình
Đối với trục quay ứng suất uốn thay đổi theochu kỳ đối xứng do đó
σ
mj
= 0 σ
aj
= σ
amaxj
= M
j

/w
j

Khi trục 1 quay ứng suất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động do đó
τ
mj
= τ
aj
=τ
max
/2 =τ
j
/2w
oj
ψ
σ
ψ
τ
Hệ số ảnh hưởng của ứng suất trung bình đến độ bền mỏi. Với thép
Cacbon ta tra bảng có ψ
σ

= 0,1 ψ
τ
=0,05
Lê Trung Kiên Lớp CTM3- K45